樓宇新能源實訓裝置（光伏發電系統）

太陽能電池方陣

一、概述：

光伏發電系統是利用太陽能電池直接將太陽能轉換成電能的發電系統。樓宇新能源實訓裝置（光伏發電系統）是在光伏發電系統基礎上增加智能樓宇相關接口、來完成樓宇相關實驗。

它的主要部件是太陽能電池、蓄電池、控制器和逆變器。具有可靠性高、使用壽命長、不污染環境，離網發電和并網發電功能，除能夠完成光伏發電系統過程的學習外，還可以進行離網發電實訓和并網發電相關實訓操作；

樓宇新能源實訓裝置（光伏發電系統），主要是針新能源教學大綱實訓教學需求研制，幫助學生理解太陽能光伏發電原理和學習光伏工程應用技能。適用于廣大高等院校、高職院校的電氣工程及自動化、機電一體化技術、計算機控制技術、電力系統自動化技術、電子信息工程和能源動力及新能源生產企業等領域。

圖：光伏發電系統組成圖

二、特點:

1）實驗臺各功能模塊獨立，實驗內容豐富，便于組合及擴展；

2）系統可組成獨立的離網發電系統或并網發電系統，實驗方便靈活；

3）所采用發電設備均和實際工程一樣，應用及實用價值強；

4）采用工業鋁型材，實訓屏采用工業鋁合金型材滑道；

三、技術指標:

1.多晶硅太陽能電池組

1）峰值功率：250W/塊

2）最大功率電壓：35VDC

3）最大功率電流：6.12A

4）開路電壓：42V

5）短路電流：6.09A

6）組件數量：4塊

2.光伏控制器1.2KW （蓄電池充放電管理）

主控芯片采用工業級16位高速MCU，運行速度快，抗干擾能力強，配有獨立的人機操作LCD顯示屏，各項參數顯示可能過嵌入式按鍵切換，常規參數可以修改。

1）額定電壓：48VDC

2）充電功率：1.5KW

3）放電電流：28A

4）蓄電池欠壓保護：42VDC

5）蓄電池超壓保護：62VDC

6）輸出直流電流：25A

3.離網逆變器:

 1）使用*的雙CPU單片機智能控制技術，具有高可靠性、低故障率的特點；
   2）純正弦波輸出，帶負載能力強，應用范圍廣；
   3）具有完善的保護功能（過負載保護、內部過溫保護、輸出短路保護、輸入欠壓保護、輸入過壓保護等），大大提高產品的可靠性；
   4）體積小、重量輕，內部采用CPU集中控制、貼片技術，使得體積非常小、重量輕；
   5）散熱風機智能控制，采用CPU控制散熱風機的工作狀態，大大延長風機的使用壽命，并且節約電能、提高工作效率；

6）       工作噪音小，效率高

7）直流輸入電壓：40～75VDC

8）額定輸出功率：1KW

9）輸出波形：純正弦波

10）輸出電壓：220VAC

11）頻率范圍：50Hz/60Hz

12）工作效率：90%

13）功率因數：>0.9

14）波形失真率≤5%  

15）工作環境：溫度-20℃～50℃

16）相對濕度：﹤90﹪（25℃）

17）保護功能：短路、過熱、超載保護

18）特殊功能：完善的旁路功能，可以實現市電→光伏或光伏→市電之間的無縫切換，可優選光伏優先或市電優先。

4.電力蓄能單元:

1）蓄電池類型：免維護膠體蓄電池

2）蓄電池組容量:12V/100Ah

3）蓄電池數量： 4個  采用4串連接

5.并網逆變器:

1）高頻雙向并網，單向并網功能 

2）高頻直接調制，AC半波合成

3）雙向并網方式：直接負載消耗，逆向傳輸AC電流

4）單向并網方式：直接負載消耗，禁止逆向傳輸AC電流

5）無變壓器設計，最大效率可達97.5%，歐洲效率可達96.6%

6）MPP跟蹤精度（>99.9%）

7）較寬的直流電壓輸入范圍，兼容各種類型的太陽能組件

8）接線、安裝簡單，易于操作

9）IP65設計，適合室內外各種環境下的安裝

10）可采用無線WiFi或GPRS方式通過移動設備或臺式電腦監控發電量信息 （用戶可選）

高性能自動功率點追蹤（MPPT）:

強大的MPPT算法，以優化來自太陽能電池板的功率收集，可精確地捕捉及鎖定最大輸出功率點，使發電量大幅提高到大于25%以上。

MPPT追蹤圖

電力輸出:（逆向電力傳輸）:

高效的電力逆向傳輸技術，逆變器在并網輸出模式時電力以反方向電力傳輸，自動檢測電路中的負載并優*行使用，用不完的電力才向電網逆方向傳輸供應到其他地方使用，電力傳輸率可達99.9%。在光伏發電應用系統中使輸出效率更高。

并網湝波分量測試圖

6. 顯示單元:

方陣電壓、電流；逆向交流電壓、電流、頻率、功率；正向交流電壓、電流、頻率、功率；設備工作溫度、電池方陣溫度、實驗室溫度和濕度、實驗記時時鐘、逆向電量計量、正向電量計量。

各儀表采用實驗跳線連接，應用靈活。

四、教學研究及實訓項目:

 1、主要實驗實訓內容:

實驗1.太陽能光伏板能量轉換實驗實訓；

實驗2.環境對光伏轉換影響實驗實訓；

實驗3.太陽能電池光伏系統直接負載特性實驗實訓；

實驗4.太陽能控制器工作原理實驗實訓；

實驗5.接反保護實驗；

實驗6.太陽能控制器對蓄電池的過充保護實驗實訓；

實驗7.太陽能控制器對蓄電池的過放保護實驗實訓；

實驗8.夜間防反充實驗；

實驗9.離網型逆變器工作原理實驗實訓；

實驗10.獨立光伏發電實驗實訓；

實驗11.并網型逆變器工作原理實驗實訓。

2、并網逆變電源技術實驗:

實驗1、并網逆變電源單元組成原理技術實驗。

實驗2、并網逆變器的最大功率跟蹤 MPPT控制方法的比較實驗，探討新方法。

實驗3、光伏同步電源與風電同步電源并網兼容控制技術測試實驗。

實驗4、并網逆變器的防孤島效應瞬間保護技術測試試驗。 

實驗5、并網逆變電源輸出功率與光伏能量變換的實驗。 

實驗6、并網逆變電源直流輸入欠壓控制實驗。

實驗7、并網逆變電源交流輸出波形測試實驗。

實驗8、并網逆變器輸入功率與輸出功率比值效率計算與測試實驗。

 3、太陽能控制器技術實驗:

實驗1、通用型充放電控制器充電、放電、保護、MPPT控制技術實驗。

實驗2、控制器模擬充電值和放電值保護點測試實驗。

實驗3、控制器戶用型和光控型功能模式實驗。

實驗4、控制器負載過載和短路保護靈敏度實驗。

4、離網逆變電源技術實驗:

實驗1、離網逆變器逆變基本控制原理實驗。

實驗2、離網逆變器輸入模擬直流電壓電流保護點測試實驗。 

實驗3、離網逆變器輸出交流模擬負載的電壓電流測試實驗。 

實驗4、離網逆變器在不同阻性和感性負載的瞬間啟動電流值測試實驗。

實驗5、離網逆變器輸入功率與輸出功率比值效率計算與測試實驗。

5、并網發電系統監控軟件實驗:

實驗1、在上位軟件里查看單站監控項目：直流電壓VDC、直流電流A、輸入功率KW 交流電壓VDC、交流電流A、輸出功率KW，日發電量KWh、日運行時數hmin、總發電量KWh、總運行時數h，二氧化炭排放量查詢。